3 QUIMICA Schaum

PROBLEMAS RESUELTOS 299
Se despeja [H 2 S] suponiendo que los valores de [OH − ] y [HS − ] son los que ya se calcularon.
[H 2 S] K b[HS ]
[OH ]
(1.0 107 )(4.7 10 3 )
4.7 10 3 1.0 10 7
El grado de la segunda hidrólisis, 1.6 × 10 −7 , es muy pequeño en comparación con el de la primera hidrólisis,
4.7 × 10 −3 .
17.35. Calcule [H + ], [H 2 PO 4 − ], [HPO 4 2− ] y [PO 4 3− ] en H 3 PO 4 0.0100 M. Los valores de K 1 , K 2 y K 3 son, respectivamente,
7.52 × 10 −3 , 6.23 × 10 −8 y 4.5 × 10 −13 .
Se partirá de la hipótesis de que H + proviene principalmente de la primera etapa de la disociación y que la concentración
de cualquier anión que se forme en una etapa de una ionización no se ve disminuida apreciablemente por la segunda
etapa de la ionización.
H 3 PO 4 H H 2 PO 4 K 1 7.52 10 3
Sean [H ] [H 2 PO 4 ] x. Entonces [H 3PO 4 ] 0.0100 x,y
x 2
0.0100 x 7.5 103 o sea x 0.0057
A continuación se despeja [HPO 4
2 − ] con los valores anteriores de [H + ] y [H 2 PO 4 − ].
H 2 PO 4
H [HPO 2
4 ] K 1 6.23 10 8
[HPO 2
4 ] K 2[H 2 PO 4 ]
[H (6.23 108 )(0.0057)
6.23 10 8
]
0.0057
Verificación de la hipótesis: El grado de la segunda disociación, 6.23 × 10 −8 , es muy pequeño en comparación con
el de la primera, 5.7 × 10 −3 .
El siguiente paso sería efectuar los mismos cálculos usando K 3 y su reacción correspondiente, pero se observa que
K 3 es muy pequeña en comparación con K 2 y es de esperar que los valores que se calculen sean de poca importancia en
comparación con los resultados para los valores anteriores de K.
17.36. ¿Cuál es el pH de NaHCO 3 0.0100 M? Para el H 2 CO 3 , K 1 y K 2 son 4.3 × 10 −7 y 5.61 × 10 −11 , respectivamente.
(Nota: El H 2 CO 3 en disolución acuosa está en equilibrio con CO 2 disuelto, que es la especie principal. El valor de
K 1 que se menciona aquí se basa en la concentración total de estas dos especies neutras. Como no influye sobre la estequiometría
o el balance de cargas, el problema se puede resolver como si todas las especies neutras estuvieran en la forma de
H 2 CO 3 .)
Este problema es un tanto similar al 17.30, porque hay una reacción que tiende a hacer ácida la disolución (la K 2 de
disociación ácida del HCO 3
− para formar H + ) y otra reacción que tiende a hacer básica la disolución (la hidrólisis del
HCO 3
− ).
HCO 3
H CO 2
3 K 2 5.61 10 11 (1)
HCO 3 H 2O OH H 2 CO 3 K b K w 1.0 1014
K 1 4.3 10 7 2.3 108 (2)
Se observa que la constante de hidrólisis para la reacción (2) está relacionada con K 1 , porque tanto la hidrólisis como el
equilibrio de K 1 implican al H 2 CO 3 y HCO 3
− . Se ve que la constante de equilibrio para la ecuación (2) es mayor que para
la (1), y entonces el pH definitivamente será mayor que 7.
Se supone que después de la neutralización de ambas especies, las concentraciones [H + ] y [OH − ] son tan pequeñas
que no tienen efecto apreciable sobre el balance de la carga iónica. En consecuencia, la neutralidad eléctrica se puede
conservar manteniendo una carga aniónica total fija entre las diversas especies de carbonato. Eso es cierto porque la carga
catiónica sigue siendo 0.0100 M, que es la concentración de Na + , independientemente de los equilibrios ácido-base. En
otras palabras, por cada carga negativa que se elimina por la conversión de HCO 3
− en H 2 CO 3 , se crea otra carga negativa
al convertir HCO 3
− en CO 3
2 − .